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Fuerza y Movimiento
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Leyes de Newton sobre el movimiento Profesor: Gustavo Toledo C.
Lee esto antes de estudiar Después que estudies este texto, debieras ser capaz de responder las siguientes preguntas :
• ¿Qué es Fuerza Neta?
• ¿Qué le pasa a los objetos que no tienen una Fuerza Neta actuando sobre ellos? • ¿Cómo se relacionan la masa, la fuerza y la aceleración? • ¿Cómo se relacionan un par de fuerzas con la tercera ley de newton?
¿Qué es una Fuerza Neta? Una fuerza es un empuje o un tirón. Es algo que causa que un objeto cambie la aceleración o la dirección. Hay fuerzas actuando en todos los objetos cada segundo del día. Ellas están actuando en prime mera ra vi vist sta, a, es esto to pa pare rece ce no te tene nerr sen senti tido do,, ya ya que que todas direcciones. A pri hay muchos objetos que no están moviéndose. ¿Hay fuerzas actuando sobre una manzana situada sobre un escritorio? La respuesta es, Sí. La gravedad está tirando a la manzana hacia abajo. El escritorio está empujando a la manzana hacia arriba. En la figura de abajo, las flechas representan la magnitud, la dirección y el sentido de las fuerzas que actúan sobre la manzana.
TIP DE ESTUDIO Resuma Lea esta secció sección en silencio. Habla con tu compañero sobre lo leído. Juntos traten de entender cualquier idea que no hayas comprendido.
Fuerzas actuando sobre una manzana
La mesa la empuja hacia arriba
ECHA UN VISTAZO 1. Compara ¿Cómo es la magnitud de la fuerza que tira hacia abajo comparada con la magnitud de la fuerza que empuja hacia arriba ?
La gravedad la tira hacia abajo
Entonces, ¿por qué la manzana no se mueve? La manzana se queda donde está porque todas las fuerzas están balanceadas . No hay fuerzas desbalanceadas. No hay fuerza neta sobre la manzana. La Fuerza Neta es la fuerza total que actúa sobre un objeto. Si la fuerza neta sobre un objeto es cero, este no cambiará su aceleración o su dirección.
¿COMPRENDISTE? 2. Explica ¿Qué no le ocurrir á a un objeto si la fuerza neta que actúa sobre él es cero? cero?
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Fuerza y Movimiento
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Leyes de Newton sobre el movimiento continuación
¿Qué es Primera ley de Newton del movimiento? La Primera ley de Newton del movimiento describe a los objetos que no tienen fuerzas desbalanceadas o no tienen Fuerza Neta, actuando sobre ellos. Consta de dos partes: Un objeto en reposo permanecerá en reposo. 2. Un objeto en movimiento a una velocidad constante continuará en movimiento a una velocidad constante. 1.
PARTE 1: OBJETOS EN REPOSO
Un objeto que no está moviéndose se dice que está en reposo . Una pelota de golf en un tee es un ejemplo de un objeto en reposo. Un objeto en reposo no se moverá a menos que una fuerza desbalanceada sea aplicada a él. La pelota de golf permanecerá en reposo sobre el tee hasta que sea golpeada por un palo de golf.
ECHA UN VISTAZO 3. Predice ¿Qué ocurrir ía a las distancias entre las imágenes de la pelota en movimiento si la fuerza desbalanceada fuera mayor? FUERZA DESBALANCEADA
OBJETO EN MOVTO.
OBJETO EN REPOSO
LA PELOTA DE GOLF PERMANECER Á EN REPOSO SOBRE UN TEE HASTA QUE SOBRE ELLA ACTÚE UNA FUERZA DESBALANCEADA
PARTE 2: OBJETOS EN MOVIMIENTO
Pensamiento cr ítico 4. Aplica conceptos ¿Qué debe hacer una nave para alunizar suavemente?
La segunda parte de la Primera ley de Newton puede ser difícil de imaginar. En la tierra, todos los objetos que están moviéndose finalmente reducirán su velocidad y se detendrán, incluso si no los tocásemos. Esto se debe a que siempre hay una Fuerza Neta actuando sobre estos objetos. Hablaremos sobre esta fuerza más adelante. Sin embargo, en el espacio, la 1ª ley de Newton puede ser apreciada fácilmente. Durante la misión apolo realizada a la luna, la nave apagó su motor cuando estaba en el espacio. A continuación se desvió miles de km hacia la luna. Podía mantenerse en movimiento sin prender sus motores debido a que no había una fuerza desbalanceada que la ralentizara.
LA NAVE VIAJA HACIA LA LUNA A VELOCIDAD CONSTANTE
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Leyes de Newton sobre el movimiento continuaci ón
¿Cómo afecta la fricción a la Primera ley de Newton? En la tierra, la fricción hace difícil la observación de la Primera ley de Newton. Si no hubiese fricción, una pelota rodaría por siempre hasta que algo se interpusiera en su camino. En vez de eso, se detiene rápidamente debido a la fricción. La fricción es una fuerza que se produce cuando dos superficies se tocan. La fricción siempre actúa contra el movimiento. La fricción logra que una pelota rodando disminuya su rapidez y se detenga. También provoca que un automóvil disminuya su rapidez cuando el piloto afloja su pie del acelerador.
¿COMPRENDISTE? 5. Describe ¿Cómo la fricción afecta al movimiento hacia adelante de un objeto?
¿Qué es Inercia? La Primera ley de Newton a menudo es llamada ley de la inercia. La Inercia es la capacidad de un objeto para oponerse a cualquier cambio en el movimiento. Para cambiar un movimiento de un objeto, una fuerza tiene que superar la inercia del objeto. Así, para mover un objeto que no está moviéndose, debes aplicarle una fuerza a él. Igualmente, para cambiar el movimiento de un objeto que está moviéndose, se debe aplicar una fuerza a él. Mientras mayor es la inercia de un objeto, más difícil es cambiar su movimiento.
Chequeo de Objetivo Los estudiantes saben que cuando las fuerzas sobre un objeto están balanceadas, el movimiento del objeto no cambia.
6. Explica ¿Por qué es dif ícil poner en movimiento a un automóvil empujándolo?
¿Cómo se relaciona la masa con la inercia? Un objeto que tiene una masa pequeña tiene menos inercia que un objeto con una gran masa. Imagina una pelota de golf y una pelota de boliche. ¿Cuál es más difícil de mover? La pelota de golf tiene mucho menos masa que la de boliche. La pelota de golf también tiene menos inercia. Esto significa que una pelota de golf será mucho más fácil moverla si se compara con una pelota de golf. La figura de abajo muestra cómo la masa afecta a la
inercia.
OMPRENDISTE? 7. Explica ¿Por qué es más f ácil lanzar una pelota de golf que una de boliche?
La inercia hace más dif ícil acelerar a un carro que a una bicicleta. La inercia también hace más f ácil detener a una bicicleta en movimiento que a un carro en movimiento a la misma velocidad. http://www.tutorvista.com/physics/animations/newtons-first-law-of-motion-animation
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¿Qué es la Segunda ley de Newton del movimiento?
¿COMPRENDISTE? 8. Aplica conceptos ¿Cuál objeto acelerar á más si la misma fuerza es aplicada a ambos: una camioneta o un camión trailer?
La segunda ley de Newton del movimiento describe cómo se mueve un objeto cuando una fuerza desbalanceada actúa sobre él. La segunda ley tiene dos partes: 1. La aceleración de un objeto depende de la masa del objeto. Si dos objetos son empujados o tirados por la misma fuerza, el objeto con la menor masa acelerará más. 2. La aceleración de un objeto depende de la fuerza aplicada al objeto. Si dos objetos tienen la misma masa, la que empujes con mayor fuerza acelerará más. http://www.physicsclassroom.com/mmedia/newtlaws/efff.cfm
PARTE 1: ACELERACIÓN Y MASA
La figura de abajo muestra cómo la masa de un objeto afecta a la aceleración. Cuando el carro está vacío, tienes que ejercer sólo una pequeña fuerza sobre el carro para acelerarlo. Pero cuando el carro está lleno, al empujarlo con la misma fuerza logrará que el carro acelere más lentamente.
ECHA UN VISTAZO 9. Describe ¿Qué le pasa al carro si se le aplica la misma fuerza, pero un carro est á vacío y el otro está lleno? Aceleración
Aceleración
La longitud de las flechas muestra la magnitud de la aceleración de los carros. http://nuweb.neu.edu/bmaheswaran/phyu121/data/ch02/anim/anim0202.htm
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PARTE 2: ACELERACIÓN Y FUERZA
Podrás comprender la segunda Parte de la segunda ley de Newton usando la misma situación. Puedes empujar aplicando una fuerza mayor a un carro cargado que a un carro vacío para darle la misma aceleración. La aceleración de un objeto aumentará a medida que aumente la fuerza sobre el objeto. De manera similar, la aceleración de un objeto disminuye a medida que la fuerza sobre el objeto también disminuya. Aceleración
Aceleración
La longitud de las flechas muestra la magnitud de la aceleración de los carros.
ECHA UN VISTAZO 10. Describe ¿Qué le pasa al carro cargado si una fuerza mayor es ejercida sobre él?
¿Qué es la tercera ley de Newton del movimiento? Todas las fuerzas actúan en pares. Cuando un objeto ejerce una fuerza sobre un 2 do objeto, el 2do objeto también ejerce una fuerza sobre el 1er objeto. Las fuerzas son siempre iguales en magnitud y opuestas en dirección. Por ejemplo, cuando te sientas en una silla, la fuerza de tu peso empuja la silla hacia abajo . Al mismo tiempo, la silla empuja hacia arriba sobre ti con una fuerza igual a tu peso. http://www.tutorvista.com/physics/animations/demonstration-ofnewtons-third-law-of-motion-animation
¿COMPRENDISTE? 11. Describe Un objeto A empuja sobre un objeto B. ¿Cómo interactúa el objeto B con el objeto A?
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Leyes de Newton sobre el movimiento continuación FUERZAS DE ACCIÓN Y REACCIÓN
La figura de abajo muestra dos fuerzas actuando cuando una persona está sentada en una silla. es el peso de la persona empujando sobre la silla hacia abajo. es la silla empujando a la persona hacia arriba. Estas dos fuerzas juntas se conocen como un . FUERZAS ACTUANDO CUANDO UNA PERSONA SE SIENTA EN UNA SILLA LA SILLA EMPUJA EN LA PERSONA HACIA ARRIBA
ECHA UN VISTAZO 12. Identifica En la figura, rotula la fuerza de acción y la fuerza de reacción.
EL PESO DE LA PERSONA EMPUJA EN LA SILLA HACIA ABAJO
Las fuerzas de Acción y de reacción también están presentes cuando hay movimiento. Las figuras de abajo muestran algunos ejemplos de fuerzas de acción y de reacción.
ECHA UN VISTAZO 13. Describe ¿Cuán grande es la magnitud de la fuerza de reacción comparada con la fuerza de acción en los dibujos? Los propulsores del transbordador espacial empujan los gases hacia
DILO
El bate ejerce una fuerza sobre la pelota y la env ía a volar. La bola ejerce una fuerza igual sobre el bate.
abajo. Los gases empujan al transbordador espacial hacia arriba con igual fuerza.
¿Qué ejemplos de pares de fuerzas notas en la sala? ¿Qué ejemplos de pares de fuerzas se presentan en tu hogar?
La fuerza de acción siempre actúa sobre un objeto con una magnitud y dirección igual a la fuerza de reacción, pero de sentido contrario. Ejemplo, cuando te sientas en una silla, la fuerza de acción (tu peso) actúa sobre la silla. Sin embargo, la fuerza de reacción (el empuje de la silla) actúa sobre ti.
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“ES DIFÍCIL DE VER LOS EFECTOS”
En la figura de abajo, una pelota está cayendo hacia la superficie de la tierra. La fuerza de acción es la gravedad de la tierra tirando a la pelota hacia abajo. ¿Cuál es la fuerza de reacción?
ECHA UN VISTAZO 14. Identifica En la figura, dibuja y rotula flechas que ilustren la magnitud, la dirección y el sentido de la fuerza de acción y de la fuerza de reacción para la pelota cayendo a la tierra. La fuerza de gravedad entre la tierra y un objeto cayendo. Actúan un par de fuerzas.
Créalo o no, la fuerza de reacción es la pelota tirando a la tierra hacia arriba. Por supuesto que no has sentido esta fuerza. Sin embargo, ambas fuerzas están presentes. De modo que, ¿por qué no ves o sientes que la tierra está subiendo? La respuesta a esta pregunta, recuerda a la Segunda ley de Newton. La aceleración depende de la masa y la fuerza sobre un objeto. La tierra y la pelota tienen la misma magnitud de fuerza actuando sobre ellas. Pero la tierra tiene masa. Debido a que tiene esa gran masa, la aceleración de la tierra es demasiado pequeña para sentirla. Puedes ver fácilmente la aceleración de la pelota porque su masa es pequeña comparada con la masa de la tierra. La mayoría de los objetos que caen hacia la superficie de la tierra son mucho menos masivos que la tierra. Esto significa que probablemente nunca se sientan los efectos de la fuerza de reacción cuando un objeto cae a la tierra.
¿ENTENDISTE? 15. Explica ¿Por qué no puedes sentir los efectos de la fuerza de reacción cuando un objeto cae a la tierra?
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Unidad 2 Revisión
GAToledo
SECCIÓN VOCABULARIO Inercia: la tendencia de un objeto para resistir a ser movido o, si el objeto está en movimiento, para resistir a cambiar en rapidez o dirección hasta que una fuerza externa actúa sobre el objeto
1. Identifica Cuando la fuerza sobre un objeto está desbalanceada, ¿cuáles tres
cambios pueden ocurrir en la velocidad del objeto? 2. Completa . Completa
el mapa conceptual. Usa las siguientes palabras para llenar los óvalos en blanco: aceleración, inercia, fricción, desbalanceada. MOVIMIENTO Causada una fuerza
por Es resistido Cambia debido a fuerzas Por una desbalanceadas Fuerza llamada llamadas
"# $%#&#'&() *)$ +,- *$)*&%(-( (% .- /-'%$&..-/-(-
3. Identifica Describe dos cosas que puedas hacer para aumentar la aceleración de un objeto.
4. Describe Cuando
las fuerzas sobre un objeto están balanceadas, describe el movimiento del objeto.
5. Describe ¿Qué pasaría si no hubiese fricción entre una
pelota rodando y el suelo?
6. Identifica ¿Cuáles son las fuerzas de acción y reacción cuando pateas una pelota de fútbol?
7. Deduce ¿Por qué los autos de F1 son tan livianos? Copyright © by Holt, Rinehart y Winston. All rights reserved. Depto. de Ciencias, SFC, 2013
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